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石墨烯优势到底在哪 目前和未来真正的应用是什么?

2017-02-17 15:53:28 来源:网络

大幅提高。石墨烯的电学性能突出表现在高载流子迁移率及高电流密度,其载流子迁移率达15000cm2/V▪ s,相当于商用硅片的10倍。电流密度耐性为2亿A/cm2,相当于铜的100倍。

综合分析石墨烯的各类性能及特性,石墨烯作为替代材料在高新技术领域的应用具有一定优势,也是石墨烯被称为“新材料之王”的原因。

2石墨烯的应用现状及未来展望

1石墨烯应用领域

石墨烯的特性使得其应用领域十分广泛,石墨烯除具有上文阐述的热学、力学及电学性能外,还具有几类特殊功能如低温吸氢、常温无散射、应变传感等,这使得石墨烯能用于制作吸氢材料、无散射传输器件、应变传感器、双极半导体和类催化剂等。

综合分析石墨烯的各类性能,将来运用的领域将会十分广阔,主要集中在电子行业及化工行业,尤其是在电子行业的锂电池电极、触摸屏、超级电容领域和化工行业的涂层、保险、吸附、淡化领域等。

石墨烯应用领域:

2石墨烯目前应用领域潜在爆发点

1、石墨烯动力电池行业

石墨烯导电浆料:

国内石墨烯导电浆料作为锂电池正负极包覆材料技术比较成熟,动力电池企业已经开始石墨烯浆料的使用,具备一定的市场空间。但石墨烯材料作为电池电极的技术仍然不成熟,因此目前石墨烯结合动力锂电池的应用的潜在爆发点在于石墨烯导电剂应用。

2、石墨烯复合材料行业

我国石墨烯在复合材料方面应用技术已经较为成熟,基底材料通过和石墨烯复合进行改性,表现出更优异的性能。石墨烯复合材料技术目前已经走向应用,预计其在橡塑、半/导电材料和防腐涂料方面的应用在2017年市场空间将达到6亿元。不过,随着石墨烯应用渗透率的上升和石墨烯在复合材料中的用量影响,在未来三年预计石墨烯复合材料应用市场规模将超过50亿元,因此石墨烯复合材料应用是近期石墨烯产业化潜在爆发领域。

3石墨烯未来潜在应用展望

1、石墨烯触控屏应用

石墨烯触控屏产品已出,将部分取代ITO触控屏。当前市场中的触控产品以 ITO(氧化铟锡)为主。但与之相比,石墨烯触控屏的性能更出色,且具有柔韧和宽温度适应性两大特点。当前,国内外均已有石墨烯触控屏研发成功并投产,韩国三星公司和成均馆大学在研究制造了63厘米宽的纯石墨烯,并用该石墨烯制造了柔性触控屏;国内二维碳素、第六元素均已经有传感器、触控组件量产。

全球首款石墨烯柔性屏幕手机:

2、石墨烯超级电容器

超级电容器是一种能量存储和功率补偿的器件,在混合动力、移动通讯、应急电源、国防科技等领域有广阔的应用前景。电极材料是其生产的关键部分,占整个电容器生产成本的40%左右,目前超级电容器电极材料应用最广泛的是碳材料,包括活性炭和碳纳米管等。其中活性炭的内部孔径结构控制比较难,比表面积利用率低,电化学性能不稳定;其次,碳纳米管的价格比较昂贵(400元/克),而且难以纯化,从而极大地影响了碳纳米管在超级电容器中的实际应用;石墨烯是一种新型的碳材料,电导率高、比表面积大、且化学结构稳定,表面更有效的释放,有利于电子的渗透和运输,因此如能实现石墨烯规模化制备并降低成本,相对于其他碳电极材料石墨烯更适合作为超级电容器电极材料。

3、 其他未来应用

Ø 生物医学

石墨稀量子点的生物相容性良好,并且具有良好的光学性质,其可以广泛用于细胞成像、纳米药物运输系统、生物检测、 生物成像、肿瘤治疗、生物传感器等生物医学领域的研究。

Ø 可穿戴设备

目前可穿戴设备在适配人体结构上存在致命缺陷,不可任意弯曲、自由伸缩的柔性显示屏和原材料并没有应用到其中,这将限制智能穿戴设备的使用方式。石墨烯具备透明、柔韧,导电性能高,可以任意变化,应用于穿戴设备才能更好适配人体,实现消费突破。当前,技术上石墨烯柔性屏幕已经获得突破,如果突破柔性原材,石墨烯将在未来会更好地适配可穿戴设备。

3我国石墨烯应用的发展瓶颈

1石墨烯材料现阶段应用技术不成熟

2石墨烯规模化制备成本过高

3替代品仍没有结束“历史使命”

石墨烯在新能源方面的应用一直是最受业内关心的问题,“石墨烯电池”通常与超级电池联系起来。但目前由于工艺、成本、等外在因素的影响下,往往“石墨烯电池”的噱头要大于实用。因此高纯石墨仍是目前石墨资源高端

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